JP2016042780A - 無停電電力供給システム、無停電電力供給方法及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型データセンター或いはメガデータセンターに適用される無停電電力供給システム、無停電電力供給方法及び記録媒体を提供する。【解決手段】バイパススイッチ０７８０が、バッテリー切替スイッチ０７２０、バッテリーチャージャー０７３０及び／又はバッテリーストリング０７４０のいずれがバイパスされるように配置されている。バッテリー切替スイッチ０７２０によって、交流電源０７６０及びバッテリーストリング０７４０の間に連結されていると共に、交流電源０７６０が利用可能な場合、交流電源０７６０からの電力を電力供給装置０７５０に供給するように切り替わる、又は、交流電源０７６０が利用不能な場合、バッテリーストリング０７４０からの電力を電力供給装置０７１０に供給するように切り替わるよう、電力制御装置０７１０によって制御されるように電力制御装置０７１０と連結されている。【選択図】図７
Description
本発明は、無停電での電力供給に関連する技術に関し、特には、大型コンピューティングデータセンターに適用される無停電電力供給システム、無停電電力供給方法及び記録媒体に関する。
近年来、音声や映像を始めとしたデータの応用は大きな需要があるため、インターネットトラフィックが飛躍的に増加している。急激に増大するデータ通信量と保存を処理するため、例えばクラウドコンピューティング（Cloud Computing）や大型データセンター（large data centers）が利用される。この利用にあたって、ユーザーがデータのインフラ全体のコストを分担することによって、ユーザーそれぞれに係る費用を減らすことが可能である利点がある。また、ユーザーがコンピューティング・リソースにアクセスする際に“meter computing”や“pay as you go”といった従量課金制の実現が可能であるので、コンピューティング・リソースを無駄にすることがなくなる利点もある。
情報技術（ＩＴ）インフラストラクチャーを共有するにあたっては、シェア・サービス、アプリケーション、プラットフォームなどが、大型データセンター又はメガデータセンターのための需要を先導する。大型データセンター又はメガデータセンターはどれも、クラウドコンピューティングアプリケーションを支援するために、コストや冗長性の抑制、柔軟性、拡張性、利便性の向上、管理の効率化等の課題に取り組まなければならない。大型データセンターの需要が高まるに連れて、モジュラー・データセンター又はコンテナー・データセンターのアーキテクチャも発展し始める。
モジュラー・データセンター又はコンテナー・データセンターの基礎的発展の一つは分散概念であって、工場組立て式モジュールを含むモジュラー・データセンター又はコンテナー・データセンターを活用してモジュラーインフラストラクチャーの範囲内でデータを処理・蓄積する。これらのモジュラー解決法は、プレハブ構造、再現可能性、且つ操作性において最適化されるモジュールのデザイン、そして信頼性及び効率に適う良好なアイデアが必要である。モジュラー・データセンター又はコンテナー・データセンターの進展は、大型データセンターを低コストな上に高い拡張性及び柔軟性をもってスピーディに建設／拡大することに貢献する。典型的なモジュラー・データセンター又はコンテナー・データセンターは、無停電電力供給装置（ＵＰＳ）や、サーバーラック、冷却装置、ＩＴ設備などを備えている。
無停電電力供給装置（ＵＰＳ）は、商用電源である入力電源が給電できない時に非常用電源を用いて例えばデータセンター等の維持電力を供給する電気装置である。ＵＰＳは、非常用電源システム（フライホイール、燃料電池、発電機）やバックアップ発電機とは異なり、バッテリー又はフライホイールに蓄積されたエネルギーを供給することによって、入力電源ラインから切り替えることで瞬時的な断電を防止することができる。バックアップ電力供給時間は例えば数分間〜１０分間と比較的短いが、バックアップ発電装置を駆動する或いは重要データをロードしたり保存したりすることを行ってから正規の終了処理を行うのに十分である。ＵＰＳは、不意の電源遮断による仕事の中断やデータのロスが発生することを避けて、データセンター、コンピューター、及び／又は通信設備を保護するために典型的に用いられる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型データセンター或いはメガデータセンターに適用される無停電電力供給システム、無停電電力供給方法及び記録媒体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、一の観点によれば、本発明は、交流電源に接続されて用いられるものであって、電力制御装置と、複数の電池を複数枚並べて直列接続し、前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して充電されるバッテリーストリングと、負荷へ電力を供給するように前記交流電源及び前記バッテリーストリングの間に接続され、前記交流電源の能力に基づいて前記交流電源又は前記バッテリーストリングから電力が供給される電力供給装置と、前記交流電源及び前記バッテリーストリングの間に連結されていると共に、前記交流電源が利用可能な場合、前記交流電源からの電力を前記電力供給装置に供給するように切り替わる、又は、前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリーストリングからの電力を前記電力供給装置に供給するように切り替わるよう、前記電力制御装置によって制御されるように前記電力制御装置と連結されている、バッテリー切替スイッチと、を備えていることを特徴とする無停電電力供給システムを提供する。
また、他の観点によれば、本発明は、無停電電力供給システムに適用される無停電電力供給方法をも提供する。本発明に係る無停電電力供給方法は、電力制御装置によって交流電源の状態を監視するステップと、前記交流電源が利用可能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、前記交流電源と電力供給装置とを接続させるステップと、前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと前記電力供給装置とを接続させるステップと、前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して前記バッテリーストリングを充電するステップと、前記電力供給装置を介して直流電力を負荷に供給するステップと、を含むことを特徴とする。
また、他の観点によれば、本発明は、本発明に係る無停電電力供給システムに用いられる、電力制御装置によって交流電源の状態を監視するステップと、前記交流電源が利用可能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、前記交流電源と電力供給装置とを接続させるステップと、前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと前記電力供給装置とを接続させるステップと、前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して前記バッテリーストリングを充電するステップとを含む無停電電力供給方法を実行させるためのプログラムを記録している、コンピューター読み取り可能な記録媒体をも提供する。
本発明に係る無停電電力供給システム及び方法は、交流電源が利用できるときには、バッテリー切替スイッチを駆動して、交流電源と電力供給装置とを接続させ、その一方、交流電源が利用できないときには、バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと電力供給装置とを接続させる。予め利用できなくなる前の交流電源によってバッテリーチャージャーを介してバッテリーストリングを充電させ、電力供給装置を介して直流電力を負荷に供給することができるので、直流・交流コンバーターを使う必要がなくなる。従って、本発明は、データセンターの負荷電力バックアップに適用される無停電システムを実現することによって、大型データセンター又はメガデータセンターにとって、要であるコストが低く、効率が高く、拡張性が良好、構成部材の数が少なく、電池蓄積量が最適化し易く、保守コストが低く、操作することが簡単である無停電電力供給システムを提供することができる。また、本発明は、基板搭載安定器によるハーフバラスト直流電源を供給することができるので、不意の停電による損壊から保護することができる。また、本発明は、通常スタンバイ状態及びバックアップ電力供給状態の間の切替作業を簡単化し、従来技術に用いられたハードウェア構成を少なくすることができ、効率を高めることができる。
以下、添付する図面を参照して本発明を説明する。しかしながら、各図面が例示と説明のためだけに提供されており、本発明を制限することを意図していないことは特に理解されるべきである。
本発明は、三つの主要機能を提供することについて以下で説明する。
電力調節
交流・直流電力供給装置は、「電源線干渉（power line disturbance）」（例えば、図１においてステップ（０１００）におけるＣＢＥＭＡカーブ要請（CBEMA curve requirement）を満たす）と、「交流波形の歪み」（電力線共振波（power line harmonics）、電圧変動（voltage fluctuation）、交流電源周波数変動（AC power frequency variations））を防止するために構成され、ノイズ抑制機能を備えると共に、落雷によるサージの配線への侵入を防止する機能を果たす電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路を有する。
交流・直流電力供給装置は、「電源線干渉（power line disturbance）」（例えば、図１においてステップ（０１００）におけるＣＢＥＭＡカーブ要請（CBEMA curve requirement）を満たす）と、「交流波形の歪み」（電力線共振波（power line harmonics）、電圧変動（voltage fluctuation）、交流電源周波数変動（AC power frequency variations））を防止するために構成され、ノイズ抑制機能を備えると共に、落雷によるサージの配線への侵入を防止する機能を果たす電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路を有する。
ＩＴ負荷の通常稼働は、一般的に電源線の干渉によって影響される。近年来、ＩＴメーカーは、瞬時電源線干渉に対して、通常例えばＥＮ６１０００−３−２とＩＥＣ６２０４０−３の電力中断要請を満たす交流／直流電源供給装置を用いて電力を供給するようになっている。同様に、コンピュータ・商業製造業者協会によって最初に定められ、業界で一般に謂われているＣＢＥＭＡカーブ（図１、（０１００））における１つの応用備考において、単相ＩＴ設備電力供給装置における電力干渉の最小容認効率曲線が示されている。
無停電電力供給システム
バッテリーストリング、バッテリー切替スイッチ、絶縁型バッテリーチャージャー及び制御装置によって途切れなしに電力を供給する機能を果たす。交流電源が作動していない間、ＩＴ負荷に途切れなしに電力を供給するように、バッテリー切替スイッチが、制御装置からの命令に基づいて直流バッテリーストリングに連結される。
バッテリーストリング、バッテリー切替スイッチ、絶縁型バッテリーチャージャー及び制御装置によって途切れなしに電力を供給する機能を果たす。交流電源が作動していない間、ＩＴ負荷に途切れなしに電力を供給するように、バッテリー切替スイッチが、制御装置からの命令に基づいて直流バッテリーストリングに連結される。
集中型バッテリー（Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｓ ｂａｔｔｅｒｙ）
集中型バッテリーは、バックアップ用或いはマルチシステムのために電力を蓄積するものである。該集中型バッテリーは、分散式バッテリーシステムと同じぐらいの蓄電能力を持つと共に、バッテリーの個数を大きく減らすことができる。
集中型バッテリーは、バックアップ用或いはマルチシステムのために電力を蓄積するものである。該集中型バッテリーは、分散式バッテリーシステムと同じぐらいの蓄電能力を持つと共に、バッテリーの個数を大きく減らすことができる。
本発明は、色々な異なる形で実践することができるが、全ての図面、またこれから説明する本発明の好ましい実施形態における、これらの開示は本発明に対する原理の例示的なものと見なされるべきであって、本発明の広い観点がこれらの実施形態に制限されるものであると解釈されるべきではない。
本発明のいくつかの新規的な教示は、とりわけ好ましい実施形態を参照して記述し、これらの新規的な教示が無停電電力供給システム及び方法の特定的問題に対して有利に応用されるが、開示される実施形態は単にこれらの新規的な教示において有利な用途の一つの例であると理解されるべきである。本願明細書に開示されている特定の構造及び機能の詳細は、制限するものではない。また、本発明におけるいくつかの記述は、いくつかの発明の特徴に適用できるが他の発明の特徴に適用されないこともあると理解されるべきである。
変換方法（Ｓｗｉｔｃｈ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）は限定されない
次に、色々なブーストコンバータートポロジー（boost converter topology）を論議するが、これらのブーストコンバーターは、アプリケーションコンテキストに基づいて好ましいものである。これらのコンバーター・トポロジーは、ＭＯＳＦＥＴ電気スイッチを含んで示されるが、本発明はこれに制限されず、例えばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの電気スイッチを含む態様でもよい。
次に、色々なブーストコンバータートポロジー（boost converter topology）を論議するが、これらのブーストコンバーターは、アプリケーションコンテキストに基づいて好ましいものである。これらのコンバーター・トポロジーは、ＭＯＳＦＥＴ電気スイッチを含んで示されるが、本発明はこれに制限されず、例えばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの電気スイッチを含む態様でもよい。
制御システムは限定されない
本願において記述する電力制御装置を実現するときは、本発明は色々な構造を用いることができる。複数の好ましい実施態様は、コンピュータシステムが一時的でない有形のコンピューター読み取り可能記録媒体から読み取られた機械命令を実施するようにコンピュータ化された制御メカニズムを用いる。
本願において記述する電力制御装置を実現するときは、本発明は色々な構造を用いることができる。複数の好ましい実施態様は、コンピュータシステムが一時的でない有形のコンピューター読み取り可能記録媒体から読み取られた機械命令を実施するようにコンピュータ化された制御メカニズムを用いる。
システムの概要（０３００）
図３（０３００）には、本発明に係るシステムにおける一つの典型的な好ましい実施態様を示している。このアプリケーションコンテキストにおいては、被保護装置０３９０は、無停電電力供給（ＵＰＳ）システムによって機能を果たすように、コンピューターサーバー／負荷０３９２或いは他の負荷に電力を供給する直流・直流電力供給装置０３９１を備えている。ＵＰＳシステムは、電力制御装置０３１０を備えている。該電力制御装置０３１０は、コンピューター読み取り可能な記録媒体０３１２から読み取られた機械指令を実行するコンピューティングデバイス０３１１（例えば、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、デジタルロジック或いは他の形のデジタルコンピューター等）を有する。該電力制御装置０３１０は、交流電源０３６０から供給されるように、バッテリー切替スイッチ０３２０、バッテリーチャージャー０３３０、バッテリーストリング０３４０、及び交流・直流電力供給装置０３５０を調和するように用いられる。
図３（０３００）には、本発明に係るシステムにおける一つの典型的な好ましい実施態様を示している。このアプリケーションコンテキストにおいては、被保護装置０３９０は、無停電電力供給（ＵＰＳ）システムによって機能を果たすように、コンピューターサーバー／負荷０３９２或いは他の負荷に電力を供給する直流・直流電力供給装置０３９１を備えている。ＵＰＳシステムは、電力制御装置０３１０を備えている。該電力制御装置０３１０は、コンピューター読み取り可能な記録媒体０３１２から読み取られた機械指令を実行するコンピューティングデバイス０３１１（例えば、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、デジタルロジック或いは他の形のデジタルコンピューター等）を有する。該電力制御装置０３１０は、交流電源０３６０から供給されるように、バッテリー切替スイッチ０３２０、バッテリーチャージャー０３３０、バッテリーストリング０３４０、及び交流・直流電力供給装置０３５０を調和するように用いられる。
通常操作において、電力制御装置０３１０が交流電源０３６０（一般的に電気事業者から提供される）の状態を検出し、交流・直流電力供給装置０３５０に交流電力を供給するようにバッテリー切替スイッチ０３２０を配置する。交流・直流電力供給装置０３５０は交流入力或いは直流高電圧入力（１００Ｖ〜２４０Ｖ）を受け入れ、これらの入力をブーストコンバーター０３５１によって処理し、直流・直流コンバーターに直流を供給することによって、より低い直流電圧入力（１０Ｖ〜２４Ｖ）を被保護装置０３９０に供給するように構成されている。ここでは、交流・直流電力供給装置０３５０における直流・直流コンバーター０３５２は、このより低い直流入力電圧を、サーバー／負荷０３９２が必要とする直流電圧に変換する。
安定した交流電源０３６０が入力される正常状態（即ち交流電源０３６０が電力を供給する能力を有する状態）において、バッテリーチャージャー０３３０は、バッテリーストリング０３４０が適切にフル充電レベルに維持されていることを確保する。該バッテリーストリング０３４０は、交流電源０３６０に相応する直流電圧を供給するように複数の電池を複数枚並べて直列接続し構成されている。これによって、バッテリーチャージャー０３３０に含まれる充電制御装置０３３９を介して充電を効率的に行うことが可能となる。
交流電源０３６０が何らかの理由で使用できなくなった場合（即ち交流電源０３６０が電力を供給する能力を有しない状態）、電力制御装置０３１０は電圧障害を検出し、バッテリー切替スイッチ０３２０を交流電源０３６０からバッテリーストリング０３４０に切り替え、交流電源０３６０が使用できない間、直流電力を交流・直流電力供給装置０３５０に供給する。ここで、この状況において、検出される交流電源０３６０の電力障害は、実質的には軽微な障害、例えば交流電源０３６０の一時的な電圧低下状況又はその他の異常状況のように、交流電源０３６０の電力供給は続いているがその電力は受け入れられる品質水準でないといった状況もありうることに留意されたい。また、これらの場合でも、交流電源０３６０からの電力が有効であるか否かに関わらず、バッテリーチャージャー０３３０がやはりバッテリーストリング０３４０を充電するように構成されてもよいことに留意されたい。なお、このように構成する場合、交流・直流電力供給装置０３５０への電力は、交流電源０３６０からではなく、バッテリーストリング０３４０から優先的に供給される。
上記のように構成された本発明は、従来技術のバッテリーバックアップ方法における直流電力が交流電力に変換される課題を解決しているので、バッテリーチャージャー０３３０、バッテリーストリング０３４０及び交流・直流電力供給装置０３５０の実施態様を簡易化することができる。
更に、バッテリーストリング０３４０は、バッテリーバンク（０２４０、図２）と比べて高い電圧を持っているので、バッテリーストリング０３４０が従来技術よりも高い充電効率を有し、言い換えると、直列接続されたバッテリーストリング（０３４０）は、並列接続されたバッテリーバンクよりも少ない電流（より高い電圧の下で）で充電を行うことができるので、この機能を実現するハードウェア構成成分の個数を減らすことができる。また、電源が利用できなくなった（ｆａｉｌｏｖｅｒ）場合、交流・直流電力供給装置０３５０におけるブーストコンバーター０３５１によって、すぐに交流電源０３６０からバッテリーストリング０３４０に切り替えることを許可することに留意されたい。また、従来技術において使われたより高い電流を有する直流・交流コンバーターと比べて、より高い電圧を持つバッテリーストリング０３４０によって交流・直流電力供給装置０３５０をより高効率化することができる。
無停電電力供給方法の概要（０４００）
図４（０４００）は、図３（０３００）に示されたシステムに典型的に関連された全般的な方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０４０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合には下記のステップ０４０５に移行するステップ０４０２と、
（３） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０４０３と、
（４） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０４０１を実行するステップ０４０４と、
（５） 予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、交流電源と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０４０５と、
（６） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させ、ステップ０４０１を実行するステップ０４０６と、
を含む。
図４（０４００）は、図３（０３００）に示されたシステムに典型的に関連された全般的な方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０４０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合には下記のステップ０４０５に移行するステップ０４０２と、
（３） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０４０３と、
（４） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０４０１を実行するステップ０４０４と、
（５） 予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、交流電源と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０４０５と、
（６） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させ、ステップ０４０１を実行するステップ０４０６と、
を含む。
本発明が属する分野にて通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能であり、本発明の開示に制限されないことは明白であろう。この一般的方法の概要は、この全般的な設計記述を含む様々な実施形態を作成するようにこれから記述する様々な構成成分によって拡張され得る。
予備システムの概要（０５００）−交流電源
図５（０５００）は、本発明に係る他の実施形態のシステムのいくつかの実施例を示している。これらの実施例は概ね、交流電源０５６０を備え、該交流電源０５６０は、例えば商用交流電源線０５６１や、発電機０５６２、他の電力源等を含むバックアップ交流電源等の複数の異なる電源を有する。交流電源セレクタ０５７０を用いることにより、検出された電源入力状況に基づき電力制御装置０５１０によって起動された交流電源セレクタ０５７０による交流入力選択制御ラインによって、これらの異なる交流電源０５６０における選択肢としての交流電源線０５６１、発電機０５６２のいずれかに切り替える。
図５（０５００）は、本発明に係る他の実施形態のシステムのいくつかの実施例を示している。これらの実施例は概ね、交流電源０５６０を備え、該交流電源０５６０は、例えば商用交流電源線０５６１や、発電機０５６２、他の電力源等を含むバックアップ交流電源等の複数の異なる電源を有する。交流電源セレクタ０５７０を用いることにより、検出された電源入力状況に基づき電力制御装置０５１０によって起動された交流電源セレクタ０５７０による交流入力選択制御ラインによって、これらの異なる交流電源０５６０における選択肢としての交流電源線０５６１、発電機０５６２のいずれかに切り替える。
代替方法の概要（０６００）
図６（０６００）は、図３（０３００）及び図５（０５００）に示されたシステムに関連する他の方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０６０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合に下記のステップ０６０７に移行するステップ０６０２と、
（３） バックアップ発電機と交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０６０３と、
（４） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０６０４と、
（５） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０６０１を実行するステップ０６０５と、
（６） ステップ０６０２において予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、交流電源と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０６０６と、
（７） バックアップ発電機電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合に下記のステップ０６１０に移行するステップ０６０７と、
（８） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０６０８と、
（９） バックアップ発電機を交流・直流電力供給装置と連結させると共に、下記のステップ０６１２を実行するステップ０６０９と、
（１０） ステップ０６０７において予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、バックアップ発電機と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０６１０と
（１１） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０６１１と、
（１２） バックアップ発電機をバッテリーストリングと連結させると共に、ステップ０６０１を実行するステップ０６１２と、
を含む。
図６（０６００）は、図３（０３００）及び図５（０５００）に示されたシステムに関連する他の方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０６０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合に下記のステップ０６０７に移行するステップ０６０２と、
（３） バックアップ発電機と交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０６０３と、
（４） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０６０４と、
（５） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０６０１を実行するステップ０６０５と、
（６） ステップ０６０２において予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、交流電源と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０６０６と、
（７） バックアップ発電機電圧が予め決められた範囲内で且つ予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合に下記のステップ０６１０に移行するステップ０６０７と、
（８） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０６０８と、
（９） バックアップ発電機を交流・直流電力供給装置と連結させると共に、下記のステップ０６１２を実行するステップ０６０９と、
（１０） ステップ０６０７において予め決められた範囲と品質から外れたと判定した場合、バックアップ発電機と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０６１０と
（１１） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０６１１と、
（１２） バックアップ発電機をバッテリーストリングと連結させると共に、ステップ０６０１を実行するステップ０６１２と、
を含む。
本発明が属する分野にて通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能であり、本発明の開示に制限されないことは明白であろう。この一般的方法の概要は、この全般的な設計記述を含む様々な実施形態を作成するようにこれから記述する様々な構成成分によって拡張され得る。
予備システムの概要（０７００）−バイパス
図７（０７００）は、本発明に係るシステムの他の実施例を示している。このシステムは、バイパススイッチ０７８０を備えている。このバイパススイッチ０７８０は、バッテリー切替スイッチ０７２０、バッテリーチャージャー０７３０及び／又はバッテリーストリング０７４０が機能することを確保するように構成されている。バッテリー切替スイッチ０７２０は電力制御装置０７１０によって制御されている。バイパススイッチ０７８０が閉じた場合、バッテリー切替スイッチ０７２０、バッテリーチャージャー０７３０及び／又はバッテリーストリング０７４０のいずれかが迂回される。これによって、これらがテストされる場合やメンテナンスの際に取り替えられる場合にも、交流・直流電力供給装置０７５０及び被保護装置０７９０の全体稼働を中止する必要がなくなる。
図７（０７００）は、本発明に係るシステムの他の実施例を示している。このシステムは、バイパススイッチ０７８０を備えている。このバイパススイッチ０７８０は、バッテリー切替スイッチ０７２０、バッテリーチャージャー０７３０及び／又はバッテリーストリング０７４０が機能することを確保するように構成されている。バッテリー切替スイッチ０７２０は電力制御装置０７１０によって制御されている。バイパススイッチ０７８０が閉じた場合、バッテリー切替スイッチ０７２０、バッテリーチャージャー０７３０及び／又はバッテリーストリング０７４０のいずれかが迂回される。これによって、これらがテストされる場合やメンテナンスの際に取り替えられる場合にも、交流・直流電力供給装置０７５０及び被保護装置０７９０の全体稼働を中止する必要がなくなる。
代替方法の概要（０８００）
図８（０８００）は、図３（０３００）、図５（０５００）及び図７（０７００）に示されたシステムに関連する他の方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０８０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内と予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合には下記のステップ０８０６に移行するステップ０８０２と、
（３） バックアップ発電機と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０８０３と、
（４） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０８０４と、
（５） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０８０１を実行するステップ０８０５と、
（６） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０８０６と、
（７） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０８０７と、
（８） バックアップ発電機を起動するステップ０８０８と、
（９） バックアップ発電機の状態を監視するステップ０８０９と
（１０） バックアップ発電機電圧が予め決められた範囲内と予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合にはステップ０８０８に移行するステップ０８１０と、
（１１） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０８１１と、
（１２） バックアップ発電機を交流・直流電源供給装置と連結させるステップ０８１２と、
（１３） バックアップ発電機をバッテリーチャージャーと連結させると共に、ステップ０８０１を実行するステップ０８１３と、
を含む。
図８（０８００）は、図３（０３００）、図５（０５００）及び図７（０７００）に示されたシステムに関連する他の方法を示している。該方法は以下のように、
（１） 電力制御装置で交流電源からの線間電圧の状態を監視するステップ０８０１と、
（２） 交流電源電圧が予め決められた範囲内と予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合には下記のステップ０８０６に移行するステップ０８０２と、
（３） バックアップ発電機と交流・直流電力供給装置との連結を遮断するステップ０８０３と、
（４） 交流電源を交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０８０４と、
（５） 交流電源電力を整流してバッテリーストリングを充電すると共に、ステップ０８０１を実行するステップ０８０５と、
（６） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０８０６と、
（７） バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と連結させるステップ０８０７と、
（８） バックアップ発電機を起動するステップ０８０８と、
（９） バックアップ発電機の状態を監視するステップ０８０９と
（１０） バックアップ発電機電圧が予め決められた範囲内と予め決められた品質内であるか否かを判定し、否である場合にはステップ０８０８に移行するステップ０８１０と、
（１１） バッテリーストリングと交流・直流電源供給装置との連結を遮断するステップ０８１１と、
（１２） バックアップ発電機を交流・直流電源供給装置と連結させるステップ０８１２と、
（１３） バックアップ発電機をバッテリーチャージャーと連結させると共に、ステップ０８０１を実行するステップ０８１３と、
を含む。
本発明が属する分野にて通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能であり、本発明の開示に制限されないことは明白であろう。この一般的方法の概要は、この全般的な設計記述を含む様々な実施形態を作成するようにこれから記述する様々な構成成分によって拡張され得る。
この方法（図８、（０８００））は、図６（０６００）と類似し、電力が供給されず、バックアップ発電機が起動していない場合、バックアップ発電機を起動させる方法を提供する方法である。また、停電の間、バックアップ発電機を用いてバッテリーストリングを充電する方法をも提供する方法である。
一般システム（０９００）〜（１１００）
図９（０９００）〜図１１（１１００）は、大型データセンター又はメガデータセンター０９０１の典型的動作及び構成を示すブロックである。このデータセンターは、複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０からなっている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０において、複数のモジュラーラックはサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０とも呼ばれ、多くのサーバー１２０５が積み重ねられている。バッテリーストリング１２４０とバッテリーチャージャー１２３０とがバッテリー切替スイッチ０９７０と共にモジュラー／コンテナー・データセンターにおける同じラック或いは別々のラックに取り付けられてもよい。交流電源０９０２は、三相ＷＹＥ構成であり、単相電圧及びニュートラルラインがラック０９４０、０９５０、０９６０毎に配分され、バランスがとれた負荷に形成されている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０は、類似の配分が用いられることが可能である。それぞれのサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０は、サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０間がバランスが取れた負荷が保持されるように構成された複数のサーバー１２０５を含んでいる。
図９（０９００）〜図１１（１１００）は、大型データセンター又はメガデータセンター０９０１の典型的動作及び構成を示すブロックである。このデータセンターは、複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０からなっている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０において、複数のモジュラーラックはサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０とも呼ばれ、多くのサーバー１２０５が積み重ねられている。バッテリーストリング１２４０とバッテリーチャージャー１２３０とがバッテリー切替スイッチ０９７０と共にモジュラー／コンテナー・データセンターにおける同じラック或いは別々のラックに取り付けられてもよい。交流電源０９０２は、三相ＷＹＥ構成であり、単相電圧及びニュートラルラインがラック０９４０、０９５０、０９６０毎に配分され、バランスがとれた負荷に形成されている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０は、類似の配分が用いられることが可能である。それぞれのサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０は、サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０間がバランスが取れた負荷が保持されるように構成された複数のサーバー１２０５を含んでいる。
分散型無停電電源／電力調節器（１２００）
図１２（１２００）は、モジュラー／コンテナー・データセンター０９１０（図９（０９００）〜図１１（１１００））におけるサーバーラック０９４０（図９（０９００）〜図１１（１１００））における集中型バッテリー（１２０１）の予備エネルギー蓄積構成を備えた分散型無停電電源／電力調節器を説明する図である。この例では、モジュラー・データセンター０９１０は、複数のサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０を有する。サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０はそれぞれ複数のサーバー１２０５を有する。各サーバー１２０５は、交流・直流電力供給装置１２５０とサーバー／コンピューターのマザーボード１２０９とを有する。交流・直流電力供給装置１２５０は、交流入力（８５ＶＡＣ〜２４０ＶＡＣ、４０〜７５Ｈｚ）或いは直流入力
図１２（１２００）は、モジュラー／コンテナー・データセンター０９１０（図９（０９００）〜図１１（１１００））におけるサーバーラック０９４０（図９（０９００）〜図１１（１１００））における集中型バッテリー（１２０１）の予備エネルギー蓄積構成を備えた分散型無停電電源／電力調節器を説明する図である。この例では、モジュラー・データセンター０９１０は、複数のサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０を有する。サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０はそれぞれ複数のサーバー１２０５を有する。各サーバー１２０５は、交流・直流電力供給装置１２５０とサーバー／コンピューターのマザーボード１２０９とを有する。交流・直流電力供給装置１２５０は、交流入力（８５ＶＡＣ〜２４０ＶＡＣ、４０〜７５Ｈｚ）或いは直流入力
を受けるように構成され、２つの直列に接続されると共にブーストコンバーター１２５１と直流・直流コンバーター１２５２を含むパワーコンバージョンステージを内部的に介してこの入力を処理し、この電力入力を直流バス１２５９（安定化直流１０〜１４Ｖ或いは半安定化直流バス１０〜１４ＶＤＣ±１０％）に変換し、そして変換した結果をサーバー／コンピューターのマザーボード１２０９に送る。サーバー／コンピューターのマザーボード１２０９は、直流・直流コンバーター１２９１、１２９２、１２９３を有する。直流・直流コンバーター１２９１、１２９２、１２９３は、入力電圧を１０〜１４ＶＤＣから例えば１．２Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖ、±１２ＶＤＣのようなより低い安定化直流レベルに変換し、ＩＴ負荷に供給する。なお、ＩＴ負荷とは、マイクロプロセッサー１２９４や、メモリ１２９５、アナログ回路１２９６等である。
通常時動作
通常時動作が可能な場合、サーバー交流入力１２５８は商用交流電源１２６１から電力を受け、交流・直流電力供給装置１２５０に電力を送る。この時、交流・直流電力供給装置１２５０は交流入力モードで稼働し、サーバー交流入力１２５８を直流バス１２５９（直流バス電圧：１０〜１４ＶＤＣ）電圧に変換し、サーバー／コンピューターのマザーボード１２０９に供給する。この間、バッテリーストリング１２４０が、バッテリーチャージャー１２３０を介して、予め定められた
通常時動作が可能な場合、サーバー交流入力１２５８は商用交流電源１２６１から電力を受け、交流・直流電力供給装置１２５０に電力を送る。この時、交流・直流電力供給装置１２５０は交流入力モードで稼働し、サーバー交流入力１２５８を直流バス１２５９（直流バス電圧：１０〜１４ＶＤＣ）電圧に変換し、サーバー／コンピューターのマザーボード１２０９に供給する。この間、バッテリーストリング１２４０が、バッテリーチャージャー１２３０を介して、予め定められた
の電圧レベルで充電される。
異常時動作
異常状況が発生して商用電源１２６１が利用不能になった場合、電力制御装置１２１０によって商用電源１２６１の電圧が正常範囲から外れるまで下がって利用できなくなったことを検出する。なお、商用電源１２６１の電圧が正常範囲から外れるまで下がるとは、いずれかの半周期にて１２０Ｖの公称交流入力から第１のしきい値の９０Ｖより低くなるまで下降すること、又は、電力使用制限、停電、電圧急遽低下、電圧サージ、不安定電圧等、電力供給に障害がある状況で、予め定められた時間に亘ってＲＭＳ電圧が１００Ｖ以下の第２周期であることなどを指す。電力制御装置１２１０によって、バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーバックアップモードに切り替わるように制御される。バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーバックアップモードに切り替わると、バッテリーストリング１２４０が交流・直流電力供給装置１２５０と連結される。次いで、電力制御装置１２１０によって、発電機切替スイッチ１２７０がバックアップ発電機１２６２と連結されると共に商用電源１２６１との連結を遮断するように制御される。バッテリーバックアップモードにおいて、交流・直流電力供給装置１２５０が直流入力モードで稼働し、予め充電されたバッテリーストリング１２４０
異常状況が発生して商用電源１２６１が利用不能になった場合、電力制御装置１２１０によって商用電源１２６１の電圧が正常範囲から外れるまで下がって利用できなくなったことを検出する。なお、商用電源１２６１の電圧が正常範囲から外れるまで下がるとは、いずれかの半周期にて１２０Ｖの公称交流入力から第１のしきい値の９０Ｖより低くなるまで下降すること、又は、電力使用制限、停電、電圧急遽低下、電圧サージ、不安定電圧等、電力供給に障害がある状況で、予め定められた時間に亘ってＲＭＳ電圧が１００Ｖ以下の第２周期であることなどを指す。電力制御装置１２１０によって、バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーバックアップモードに切り替わるように制御される。バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーバックアップモードに切り替わると、バッテリーストリング１２４０が交流・直流電力供給装置１２５０と連結される。次いで、電力制御装置１２１０によって、発電機切替スイッチ１２７０がバックアップ発電機１２６２と連結されると共に商用電源１２６１との連結を遮断するように制御される。バッテリーバックアップモードにおいて、交流・直流電力供給装置１２５０が直流入力モードで稼働し、予め充電されたバッテリーストリング１２４０
から直流電圧が入力され、より低い直流バス１２５９（１０〜１４ＶＤＣ）に変換され、サーバー／コンピューターマザーボード１２０９に供給される。
商用電源１２６１が特定指定範囲から外れた場合、バッテリーバックアップモードにおいて、電力制御装置１２１０によってバッテリー切替スイッチ１２２０が半交流周期（８ミリ秒以下）内でバッテリーバックアップモードに切り替わるように制御する。発電機切替スイッチ１２７０は、数分間掛けてバックアップ発電機１２６２と連結され、商用電源１２６１との連結を遮断する。発電機切替スイッチ１２７０は、バッテリーストリング１２４０がサーバー負荷１２０９に供給する電力が切れる前に発電機１２６２と連結するようにタイミングを切り替える。
図１２（１２００）に示されているように、バックアップ発電機モードにおいて、バッテリー切替スイッチ１２２０はバッテリーストリング１２４０と連結されたまま、交流・直流電力供給装置１２５０が直流入力モードで作動され、サーバー電力がバックアップ発電機１２６２からバッテリーチャージャー１２３０に供給され、続いてバッテリーストリング１２４０に供給され、次いで、交流・直流電力供給装置１２５０と連結され、サーバー１２０５が直流入力モードで稼働する。
なお、他の代替例として、バックアップ発電機モードにおいて、バッテリー切替スイッチ１２２０が商用電源モードに戻ってバッテリーストリング１２４０と連結されないように開放し、交流・直流電力供給装置１２５０が交流入力モードで稼働するように構成される。この場合、サーバー１２０５の電力はバックアップ発電機１２６２から切替スイッチ１２７０、１２２０に供給され、続いて交流・直流電力供給装置１２５０と連結される。以上により、バックアップ発電機モードにおいて、バッテリー切替スイッチ１２２０が交流モード又は直流モードのいずれかのモードにてサーバー１２０５に給電する。
商用電源１２６１が正常時動作する正常モードに戻った時、電力制御装置１２１０によって対応する切替スイッチ１２２０、１２７０を再び商用電源と連結する連結モードに切り替えるように制御し、サーバー１２０５が再び商用電源１２６１に連結され、交流入力モードにて商用電源１２６１によってサーバー１２０５に給電されるように稼働する。
交流・直流電力供給装置１２５０の内部にはブーストコンバーター１２５１と直流・直流コンバーター１２５２との２つのパワーステージを有する。ブーストコンバーター１２５１は能動力率補正を付与して理論的に９５％以上の力率を発生する。能動力率は著しく全体の高調波を減らし、自動的に交流入力電圧に補正する。ブーストコンバーター１２５１は、交流入力でも直流入力でも稼働する。直流・直流コンバーター１２５２は、直流入力電圧をより低い直流バス電圧１２５９（１０〜１４ＶＤＣに調節された直流電圧又は１０〜１４ＶＤＣ±１０％に半調節された直流電圧）に変換し、サーバー／コンピューターマザーボード１２０９に供給する。
サーバー１２０５は、交流・直流電力供給装置１２５０とマザーボード１２０９とを備えている。マザーボード１２０９は概ね２つの区分を含み、直流・直流コンバーター１２９１、１２９２、１２９３や、ＩＴ負荷マイクロプロセッサー１２９４、メモリ１２９５、アナログ回路１２９６等を備えている。マザーボード１２０９は内部のコンバーター１２９１、１２９２、１２９３を介して直流バス電圧１２５９（１０〜１４ＶＤＣ）が入力され、より低い電圧（０.９ＶＤＣ〜５.０ＶＤＣ又は他の特定直流電圧）に変換して、ＩＴ負荷マイクロプロセッサー１２９４、メモリ１２９５、アナログ回路１２９６等に供給する。マザーボード１２０９、ＩＴ負荷マイクロプロセッサ１２９４は、アプリケーション・コンテキストによって単一のデバイス又は複数のデバイスに構成されてもよい。
バイパスの動作
バイパススイッチ１２８０はバッテリー切替スイッチ１２２０と並列に連結され、（１）メンテナンス機能：バイパススイッチ１２８０によってバッテリーストリング１２４０及びバッテリー切替スイッチ１２２０をバイパスすると、バッテリーストリング１２４０及びバッテリー切替スイッチ１２２０を定期的に保守したりテストしたりすることができるメンテナンス機能と、（２）予備転移機能：バイパススイッチ１２８０はバッテリー切替スイッチ１２２０に代えて予備転移スイッチとすることが可能である予備転移機能とを果たすことが可能であるので、単点に障害を発生することを防止することができ、システムの信頼性が向上する。
バイパススイッチ１２８０はバッテリー切替スイッチ１２２０と並列に連結され、（１）メンテナンス機能：バイパススイッチ１２８０によってバッテリーストリング１２４０及びバッテリー切替スイッチ１２２０をバイパスすると、バッテリーストリング１２４０及びバッテリー切替スイッチ１２２０を定期的に保守したりテストしたりすることができるメンテナンス機能と、（２）予備転移機能：バイパススイッチ１２８０はバッテリー切替スイッチ１２２０に代えて予備転移スイッチとすることが可能である予備転移機能とを果たすことが可能であるので、単点に障害を発生することを防止することができ、システムの信頼性が向上する。
バッテリー切替スイッチ１２２０を渡るように連結されたスナバ回路１２２１は、直流モードから直流モードに切り替えた場合バッテリー切替スイッチ１２２０に発生するアークを抑えるように、エネルギー吸収装置として用いられる。
電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路１２０７は、ノイズを押さえるように落雷／回線サージ防止する保護機能を備えている。なお、電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路１２０７は、ＥＭＩフィルターと、エネルギー吸収装置と、サプレッサーとを有する。
特性／機能
図１２（１２００）は、本発明に係る無停電電力供給システム／電力調節装置の集中式バッテリーエネルギー蓄積分散式構成を示している。該構成は次のように３つの機能を有する。
図１２（１２００）は、本発明に係る無停電電力供給システム／電力調節装置の集中式バッテリーエネルギー蓄積分散式構成を示している。該構成は次のように３つの機能を有する。
電力調節機能
交流・直流電力供給装置１２５０は、“電力線障害”(ＣＢＥＭＡカーブ要請を満たす)と“交流波形変形”（電力線高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）の要請を満たすように構成されている。電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路（１２０７）は、落雷／回線サージから保護すると共にノイズを抑制する機能を有する。
交流・直流電力供給装置１２５０は、“電力線障害”(ＣＢＥＭＡカーブ要請を満たす)と“交流波形変形”（電力線高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）の要請を満たすように構成されている。電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路（１２０７）は、落雷／回線サージから保護すると共にノイズを抑制する機能を有する。
無停電電力供給機能
バッテリーストリング１２４０、バッテリー切替スイッチ１２２０、バッテリーチャージャー１２３０及び電力制御装置１２１０により、無停電電力供給機能を果たすように構成されている。交流電力が利用できない間、バッテリー切替スイッチ１２２０は、商用電源との連結を解除し、電力制御装置１２１０の命令に基づいてバッテリーストリング１２４０と連結され、途切れることなく電力をＩＴ負荷に供給する。
バッテリーストリング１２４０、バッテリー切替スイッチ１２２０、バッテリーチャージャー１２３０及び電力制御装置１２１０により、無停電電力供給機能を果たすように構成されている。交流電力が利用できない間、バッテリー切替スイッチ１２２０は、商用電源との連結を解除し、電力制御装置１２１０の命令に基づいてバッテリーストリング１２４０と連結され、途切れることなく電力をＩＴ負荷に供給する。
集中式バッテリー構成
図６（０６００）に示されているように、本発明に係るシステムはバッテリーストレージ（１２４０）を集めて予備給電手段或いはマルチシステム・アプリケーションに予備電力を供給する。この集中式バッテリー構成は、分散式バッテリーシステムと同じエネルギーストレージ要請を果たすことができ、また、電池の数を多く減らすことができる。
図６（０６００）に示されているように、本発明に係るシステムはバッテリーストレージ（１２４０）を集めて予備給電手段或いはマルチシステム・アプリケーションに予備電力を供給する。この集中式バッテリー構成は、分散式バッテリーシステムと同じエネルギーストレージ要請を果たすことができ、また、電池の数を多く減らすことができる。
基準交流入力
なお、別段の説明がない限り、商用電源入力電圧とは、４５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数と８５Ｖ〜４８０ＶのＲＭＳ（二乗平均平方根（root mean square））値をもつ正弦波形を形成した単相又は三相システムである。商用電源は、ＷＹＥ連結又はＤＥＬＴＡ連結に配置されている。図９（０９００）〜図１１（１１００）に示されているシステムのように、交流電源０９０２は、ＷＹＥ構成であり、単相又は三相電圧を有し、また、単相電圧及びニュートラルラインがラック０９４０、０９５０、０９６０毎に配分され、バランスがとれた負荷に形成されている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０は、類似の配分を用いることが可能である。それぞれのサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０内には、バランスが取れた三相交流システムを保持するために、サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０間がバランスが取れた負荷に構成された複数のサーバー０９４１、０９４２を含んでいる。同様に、交流電源０９０２は、ＤＥＬＴＡシステム（図示せず）に構成され、電力線電圧が４８０ＶＡＣ（phase to phase）がモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０に分散されることができる。モジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０毎に対して、個別の相電圧２４０ＶＡＣ（phase to neutral）がラック０９４０、０９５０、０９６０を経由する。なお、この負荷バランシング技術はＷＹＥ構成での配置と同じである。
なお、別段の説明がない限り、商用電源入力電圧とは、４５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数と８５Ｖ〜４８０ＶのＲＭＳ（二乗平均平方根（root mean square））値をもつ正弦波形を形成した単相又は三相システムである。商用電源は、ＷＹＥ連結又はＤＥＬＴＡ連結に配置されている。図９（０９００）〜図１１（１１００）に示されているシステムのように、交流電源０９０２は、ＷＹＥ構成であり、単相又は三相電圧を有し、また、単相電圧及びニュートラルラインがラック０９４０、０９５０、０９６０毎に配分され、バランスがとれた負荷に形成されている。複数のモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０は、類似の配分を用いることが可能である。それぞれのサーバーラック０９４０、０９５０、０９６０内には、バランスが取れた三相交流システムを保持するために、サーバーラック０９４０、０９５０、０９６０間がバランスが取れた負荷に構成された複数のサーバー０９４１、０９４２を含んでいる。同様に、交流電源０９０２は、ＤＥＬＴＡシステム（図示せず）に構成され、電力線電圧が４８０ＶＡＣ（phase to phase）がモジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０に分散されることができる。モジュラー／コンテナー・データセンター０９１０、０９２０、０９３０毎に対して、個別の相電圧２４０ＶＡＣ（phase to neutral）がラック０９４０、０９５０、０９６０を経由する。なお、この負荷バランシング技術はＷＹＥ構成での配置と同じである。
定常状態電流経路（Steady State Power Flow Path）（１３００）
図１３（１３００）は、交流電源１２６１によって給電されるサーバー１２０５において定常状態正常動作条件での電流経路を示している。交流電源１２６１は２つの電流経路を提供する。経路ＩＳは、発電機切替スイッチ１２７０とバッテリー切替スイッチ１２２０とを介して交流・直流電力供給装置１２５０に電力を供給する主要電流経路である。経路ＩＣは、発電機切替スイッチ１２７０とバッテリーチャージャー１２３０とを通ってバッテリーストリング１２４０を充電する電流経路である。
図１３（１３００）は、交流電源１２６１によって給電されるサーバー１２０５において定常状態正常動作条件での電流経路を示している。交流電源１２６１は２つの電流経路を提供する。経路ＩＳは、発電機切替スイッチ１２７０とバッテリー切替スイッチ１２２０とを介して交流・直流電力供給装置１２５０に電力を供給する主要電流経路である。経路ＩＣは、発電機切替スイッチ１２７０とバッテリーチャージャー１２３０とを通ってバッテリーストリング１２４０を充電する電流経路である。
停電電力流経路（Power Outage Power Flow Path）（１４００）
図１４（１４００）は、停電時途切れなく給電する状態（直流バッテリーバックアップ）での電流経路を示している。商用電源１２６１が利用できない場合、バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーストリング１２４０と連結され、発電機切替スイッチ１２７０がバックアップ発電機１２６２と連結される。サーバー１２０５は、電流経路ＩＢを介して、バッテリーストリング１２４０からバッテリー切替スイッチ１２２０を経由して交流・直流電力供給装置１２５０への電力を受ける。このモードでは、バックアップ発電機１２６２は、バッテリーチャージャー１２３０を介してバッテリーストリング１２４０に電力を供給し充電すると共に、電流経路ＩＧを介して交流・直流電力供給装置１２５０に電力を供給する。
図１４（１４００）は、停電時途切れなく給電する状態（直流バッテリーバックアップ）での電流経路を示している。商用電源１２６１が利用できない場合、バッテリー切替スイッチ１２２０がバッテリーストリング１２４０と連結され、発電機切替スイッチ１２７０がバックアップ発電機１２６２と連結される。サーバー１２０５は、電流経路ＩＢを介して、バッテリーストリング１２４０からバッテリー切替スイッチ１２２０を経由して交流・直流電力供給装置１２５０への電力を受ける。このモードでは、バックアップ発電機１２６２は、バッテリーチャージャー１２３０を介してバッテリーストリング１２４０に電力を供給し充電すると共に、電流経路ＩＧを介して交流・直流電力供給装置１２５０に電力を供給する。
基本のブーストコンバーター構成（１５００）
図１５（１５００）は、ブーストコンバーターの基本構成を示している。典型的な交流・直流電力供給装置は、交流波形歪（高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）と電力線障害（図１（０１００）、ＣＢＥＭＡカーブ）から保護するブーストコンバーターが内蔵されている。ブーストコンバーターは、能動力率補正を提供することが可能であり、通常９５％以上の理論力率を発生し、電力供給装置及びその負荷によって生成された全部の高調波を著しく軽減することもできる。
図１５（１５００）は、ブーストコンバーターの基本構成を示している。典型的な交流・直流電力供給装置は、交流波形歪（高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）と電力線障害（図１（０１００）、ＣＢＥＭＡカーブ）から保護するブーストコンバーターが内蔵されている。ブーストコンバーターは、能動力率補正を提供することが可能であり、通常９５％以上の理論力率を発生し、電力供給装置及びその負荷によって生成された全部の高調波を著しく軽減することもできる。
バッテリーバックアップモードでの基本なブーストコンバーター構成（１６００）
図１６（１６００）は、バッテリーバックアップモードにおけるブーストコンバーターの電流経路ＩＢを示している。ブーストコンバーターは、常にダイオードＤ１〜Ｄ４によって導電する直流・直流・ブーストコンバーターになり、ダイオードＤ２、Ｄ３が電流の流れによらずにバックバイアスされる。この動作において、ダイオードＤ１、Ｄ２が、交流又は直流動作モードのいずれかのモードにおいて電力消散を処理するために適切に配列される。この新規なところは、直流バッテリーバックアップモードにおいて、バッテリーストリング１２４０は、交流・直流電力供給装置１２５０を用いて、ブーストコンバーター１２５１を直流・直流ブーストコンバーターとして、出力電圧をＩＴ負荷が所要する電圧に変換することができ、これにより、他の外部ブーストコンバーターを取り除くことができる所にある。この配置は、コスト、スペースを節減することができ、システムの全体効率を向上することができる。
図１６（１６００）は、バッテリーバックアップモードにおけるブーストコンバーターの電流経路ＩＢを示している。ブーストコンバーターは、常にダイオードＤ１〜Ｄ４によって導電する直流・直流・ブーストコンバーターになり、ダイオードＤ２、Ｄ３が電流の流れによらずにバックバイアスされる。この動作において、ダイオードＤ１、Ｄ２が、交流又は直流動作モードのいずれかのモードにおいて電力消散を処理するために適切に配列される。この新規なところは、直流バッテリーバックアップモードにおいて、バッテリーストリング１２４０は、交流・直流電力供給装置１２５０を用いて、ブーストコンバーター１２５１を直流・直流ブーストコンバーターとして、出力電圧をＩＴ負荷が所要する電圧に変換することができ、これにより、他の外部ブーストコンバーターを取り除くことができる所にある。この配置は、コスト、スペースを節減することができ、システムの全体効率を向上することができる。
ブーストコンバーター・トポロジー（１７００）〜（２４００）
図１７（１７００）〜図２４（２４００）は、本発明に係るシステムコンテキストにおけるブーストコンバーター１２５１として用いられるいくつかのブーストコンバーター・トポロジーを示している。これらのトポロジーは、電力線障害（ＣＢＥＭＡカーブを満たす）と交流波形変形（電力線高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）の要請を満たすように構成されている。これらのトポロジーは以下のデバイスを備えている。
図１７（１７００）〜図２４（２４００）は、本発明に係るシステムコンテキストにおけるブーストコンバーター１２５１として用いられるいくつかのブーストコンバーター・トポロジーを示している。これらのトポロジーは、電力線障害（ＣＢＥＭＡカーブを満たす）と交流波形変形（電力線高調波、電圧変動、交流電力周波数変動）の要請を満たすように構成されている。これらのトポロジーは以下のデバイスを備えている。
・図１７（１７００）は、これらの実施例に利用可能な力率補正（ＰＦＣ）ブーストコンバーターを模式的に示している。図１７〜図２４に示されたブーストコンバーターは、入力ステージで力率補正（ＰＦＣ）を提供し、かなり低い高調波を有し、ほぼ一致する力率を与えることができる。ＩＴ設備に用いられるほぼ全部の交流・直流電力供給装置は、能動力率補正を持ったブーストコンバーター・トポロジーを用いる。
・図１８（１８００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられるブリッジレスブーストコンバーターを模式的に示している。
・図１９（１９００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられる単相ＰＦＣブーストコンバーターを模式的に示している。
・図２０（２０００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられる多状態・ＶＩＥＮＮＡ・ＰＦＣ・ブーストコンバーターを模式的に示している。
・図２１（２１００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられるインターリーブ・ブリッジレス・ＰＦＣ・ブーストコンバーターを模式的に示している。
・図２２（２２００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられる多状態・ブリッジレス・ＰＦＣ・ブーストコンバーターを模式的に示している。
・図２３（２３００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられるバック・ブーストコンバーターを模式的に示している。バッテリーストリングに使われるバッテリー電圧によって、このトポロジーはバッテリーストリングが交流・直流電流供給装置における直流・直流コンバーターの要請を効果的に満たす。
・図２４（２４００）は、本発明に係る幾つかの実施例に用いられる非反転バックブーストコンバーターを模式的に示している。このコンバータート・ポロジーは、異なる位相制御（Ｐ１／Ｐ２）を用いて、コンバーターの変換特性を判定する。
本発明が属する分野にて通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能であり、本発明の開示に制限されないことは明白であろう。
図１７（１７００）〜図２４（２４００）に示された幾つかのブーストコンバーター、バックブーストコンバーターは、交流・直流電力供給装置における直流・直流コンバーターの一部と組み合わせたり、交流・直流電力供給装置における直流・直流コンバーターの一部として組み込んだりすることにより、整合性を備えた変換方法が形成され、また、従来技術におけるＵＰＳシステムに定められた伝統的な直流・交流変換が取り消される。この構成の整合性によって全体のシステム効率を向上することができると共に、全体構成の骨組における構成素子の数を削減することができる。
集積代替エネルギーを有するハイブリッドシステム（２５００）〜（２６００）
図２５（２５００）と図２６（２６００）は、代替エネルギー源を持って集積されたハイブリッドシステムを示している。図２５（２５００）に示されているように、集中式バッテリー１２０１を有する“分散式”無停電電力供給システム／電力調節装置は、図２６（２６００）に示されたように、ソーラーパネル２６１１とソーラーパネル用の直流・直流コンバーター２６１２、燃料電池２６２１、燃料電池用の直流・直流コンバーター２６２２及びフライホイール２６３１とが集積されてなる。あらゆる代替エネルギー源例えばソーラーパネル２６１１、燃料電池２６２１、フライホイール２６３１が、ソーラーパネル用の直流・直流コンバーター２６１２又は燃料電池用の直流・直流コンバーター２６２２を介してエネルギーをバッテリーストリング１２４０に蓄積することができる。交流電力が利用できず直流電池でバックアップされた状態において、ソーラーパネル２６１１、燃料電池２６２１、及びフライホイール２６３１は、バッテリーストリング１２４０を充電すると同様に、サーバー１２０５に電力を供給する。他の形態としては、サーバー１２０５が直流入力モードで作動され、バッテリー切替スイッチ１２２０が電池モードにてバッテリーストリング１２４０と連結された時、バッテリーストリング１２４０が主要入力電源として機能される。この作動モードにおいては、発電機切替スイッチ１２７０が商用電源モードにてバッテリーチャージャー１２３０を介してバッテリーストリング１２４０を充電するように予備電源としての商用電源と連結される。バッテリーストリング１２４０の電圧が所定電圧以下に下降したとき、バッテリー切替スイッチ１２２０が商用モードに切り替わって商用電源１２６１によってサーバー１２０５が給電される。
図２５（２５００）と図２６（２６００）は、代替エネルギー源を持って集積されたハイブリッドシステムを示している。図２５（２５００）に示されているように、集中式バッテリー１２０１を有する“分散式”無停電電力供給システム／電力調節装置は、図２６（２６００）に示されたように、ソーラーパネル２６１１とソーラーパネル用の直流・直流コンバーター２６１２、燃料電池２６２１、燃料電池用の直流・直流コンバーター２６２２及びフライホイール２６３１とが集積されてなる。あらゆる代替エネルギー源例えばソーラーパネル２６１１、燃料電池２６２１、フライホイール２６３１が、ソーラーパネル用の直流・直流コンバーター２６１２又は燃料電池用の直流・直流コンバーター２６２２を介してエネルギーをバッテリーストリング１２４０に蓄積することができる。交流電力が利用できず直流電池でバックアップされた状態において、ソーラーパネル２６１１、燃料電池２６２１、及びフライホイール２６３１は、バッテリーストリング１２４０を充電すると同様に、サーバー１２０５に電力を供給する。他の形態としては、サーバー１２０５が直流入力モードで作動され、バッテリー切替スイッチ１２２０が電池モードにてバッテリーストリング１２４０と連結された時、バッテリーストリング１２４０が主要入力電源として機能される。この作動モードにおいては、発電機切替スイッチ１２７０が商用電源モードにてバッテリーチャージャー１２３０を介してバッテリーストリング１２４０を充電するように予備電源としての商用電源と連結される。バッテリーストリング１２４０の電圧が所定電圧以下に下降したとき、バッテリー切替スイッチ１２２０が商用モードに切り替わって商用電源１２６１によってサーバー１２０５が給電される。
１＋１予備構成の予備装置（２７００）、（２８００）
図２７（２７００）と図２８（２８００）は、図９（０９００）〜図１１（１１００）に示されている、様々なコンピュータ処理要請を満たすように複数のサーバーを備えることが可能であるサーバーラック０９４０における１＋１の予備装置を示している。これらの予備装置２７００、２８００において、バッテリーバックアップエネルギーが蓄積可能である分散式ＵＰＳ／電力調節装置１２０２とサーバー１２０５とによりなったシステムは、バッテリーバックアップエネルギーが蓄積可能である分散式ＵＰＳ／電力調節装置１２０３及びサーバー１２０６とにより構成された同一のシステムと並列に連結されている。
図２７（２７００）と図２８（２８００）は、図９（０９００）〜図１１（１１００）に示されている、様々なコンピュータ処理要請を満たすように複数のサーバーを備えることが可能であるサーバーラック０９４０における１＋１の予備装置を示している。これらの予備装置２７００、２８００において、バッテリーバックアップエネルギーが蓄積可能である分散式ＵＰＳ／電力調節装置１２０２とサーバー１２０５とによりなったシステムは、バッテリーバックアップエネルギーが蓄積可能である分散式ＵＰＳ／電力調節装置１２０３及びサーバー１２０６とにより構成された同一のシステムと並列に連結されている。
商用電源１２６１が通常範囲から外れた場合（定常が１２０Ｖである交流入力電圧ではいずれかの半周期において第１のしきい値である９０Ｖ以下に下がった、又はＲＭＳ電圧が節電、停電、電圧低下、サージ等の電圧不安定状態に応じて予め決められた所定の時間と条件にて１００Ｖの第２の周期よりも下がった場合）、Ｎ個のバッテリーストリングを有するバッテリーストリング１２４０はサーバー１２０５に予備電力を供給する。同様に、商用電源１２６３が通常範囲から外れた場合、Ｎ個のバッテリーストリングを有するバッテリーストリング１２４１はサーバー１２０６に予備電力を供給する。
図２７（２７００）〜図２８（２８００）に示された配置は２Ｎ個のバッテリーストリングを有し、１＋１の予備装置によって予備電源を供給する。バッテリーバックアップエネルギーが蓄積可能である分散式ＵＰＳ／電力調節装置１２０２、１２０３毎に、図１２（１２００）と同様な動作モードを実行する。
１＋１予備構成の集中式予備装置（２９００）、（３０００）
図２９（２９００）と図３０（３０００）は、図２７（２７００）〜図２８（２８００）に示された１＋１予備構成と同じ機能を実行する１＋１予備構成を示し、これらの予備構成は集中式バッテリーシステムを有する。このバッテリーストリングのストリング数は、図２７（２７００）〜図２８（２８００）の２Ｎではなく、１Ｎである。図２９（２９００）と図３０（３０００）に示された予備構成は、バッテリーストリングを１Ｎ減らし、予備交流発電機と制御装置を１個ずつ減らしているが、図２７（２７００）〜図２８（２８００）に示された予備構成と同じ予備機能を果たすこともできる。バッテリーストリング１２４０は、安定状態においてバッテリーチャージャー１２３０、１２３１を介して交流電源１２６１、１２６３から充電される。
図２９（２９００）と図３０（３０００）は、図２７（２７００）〜図２８（２８００）に示された１＋１予備構成と同じ機能を実行する１＋１予備構成を示し、これらの予備構成は集中式バッテリーシステムを有する。このバッテリーストリングのストリング数は、図２７（２７００）〜図２８（２８００）の２Ｎではなく、１Ｎである。図２９（２９００）と図３０（３０００）に示された予備構成は、バッテリーストリングを１Ｎ減らし、予備交流発電機と制御装置を１個ずつ減らしているが、図２７（２７００）〜図２８（２８００）に示された予備構成と同じ予備機能を果たすこともできる。バッテリーストリング１２４０は、安定状態においてバッテリーチャージャー１２３０、１２３１を介して交流電源１２６１、１２６３から充電される。
１＋１予備構成の集中式予備動作（３１００）、（３２００）
図３１（３１００）と図３２（３２００）は、図２９（２９００）と図３０（３０００）に示された集中式バッテリーシステムを有する１＋１予備構成の動作モードを示している。交流電源１２６１が利用できない場合、図２９（２９００）と図３０（３０００）の電力制御装置１２１０によってサーバー１２０５への入力電圧が所定範囲以下であることが検出されると、バッテリー切替スイッチ１２２０が直流モードで動作すると共に商用電源１２６１との連結を切るように一つの命令をバッテリー切替スイッチ１２２０に送る。バッテリーストリング１２４０は電流経路ＩＢを経由してサーバー１２０５に電力を供給する。また、電力制御装置１２１０によって発電機切替スイッチ１２７０が、利用されない交流電源１２６１との連結を切ると共に、バックアップ発電機１２６２に連結されるように制御する。
図３１（３１００）と図３２（３２００）は、図２９（２９００）と図３０（３０００）に示された集中式バッテリーシステムを有する１＋１予備構成の動作モードを示している。交流電源１２６１が利用できない場合、図２９（２９００）と図３０（３０００）の電力制御装置１２１０によってサーバー１２０５への入力電圧が所定範囲以下であることが検出されると、バッテリー切替スイッチ１２２０が直流モードで動作すると共に商用電源１２６１との連結を切るように一つの命令をバッテリー切替スイッチ１２２０に送る。バッテリーストリング１２４０は電流経路ＩＢを経由してサーバー１２０５に電力を供給する。また、電力制御装置１２１０によって発電機切替スイッチ１２７０が、利用されない交流電源１２６１との連結を切ると共に、バックアップ発電機１２６２に連結されるように制御する。
バッテリーストリング１２４０がバッテリーチャージャー１２３０（バックアップ発電機１２６２による、電流経路ＩＧ経由）によって充電される。また、バッテリーストリング１２４０もバッテリーチャージャー１２３１（交流電源１２６３のＢ相による）によって充電される。こうすると、バッテリーストリング１２４０がサーバー１２０５に電力を供給すると共に、バックアップ発電機１２６２と交流電源Ｂ相との二つの予備交流電源によって充電されるように構成される。
なお、図２９（２９００）と図３０（３０００）における制御装置の図示は、電流経路を簡潔且つ明瞭に理解するために省略されている。
好ましいシステム実施例の概要
本発明に係る好ましい典型的システム実施例は、幾つかの基本テーマの構成を開示している。一つの一般化された無停電電力供給装置は、
(a) 電力制御装置と、
(b) バッテリー切替スイッチと、
(c) バッテリーチャージャーと、
(d) バッテリーストリングと、
(e) 交流・直流電力供給装置とを備え、
電力制御装置は更に検出入力と制御出力とを有し、
バッテリー切替スイッチは更に制御入力、命令出力、第１のスイッチ入力及び第２のスイッチ入力とを有し、
交流・直流電力供給装置は更に電力入力と負荷出力連結とを有し、
交流・直流電力供給装置の電力入力がバッテリー切替スイッチの共通出力と電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第１のスイッチ入力がバッテリーストリングと電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第２のスイッチ入力が商用電源と電気的に連結され、
電力制御装置の検出入力が商用電源に電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力がバッテリー切替スイッチの制御入力と電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力は、商用電源から電力が供給可能な場合、商用電源を交流・直流電力供給装置と連結させ、商用電源が利用不能な場合、バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と電気的に連結させるように切り替えるようバッテリー切替スイッチを制御するように構成され、
バッテリーチャージャーは更に、商用電源と電気的に連結される商用電源入力、代替電源と電気的に連結される発電機入力、及びバッテリーストリングと電気的に連結される負荷出力を有し、これら商用電源入力、発電機入力、負荷出力は互いに電気的に絶縁され、
バッテリーチャージャーは、商用電源又は代替電源からの電力でバッテリーストリングを充電する。
本発明に係る好ましい典型的システム実施例は、幾つかの基本テーマの構成を開示している。一つの一般化された無停電電力供給装置は、
(a) 電力制御装置と、
(b) バッテリー切替スイッチと、
(c) バッテリーチャージャーと、
(d) バッテリーストリングと、
(e) 交流・直流電力供給装置とを備え、
電力制御装置は更に検出入力と制御出力とを有し、
バッテリー切替スイッチは更に制御入力、命令出力、第１のスイッチ入力及び第２のスイッチ入力とを有し、
交流・直流電力供給装置は更に電力入力と負荷出力連結とを有し、
交流・直流電力供給装置の電力入力がバッテリー切替スイッチの共通出力と電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第１のスイッチ入力がバッテリーストリングと電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第２のスイッチ入力が商用電源と電気的に連結され、
電力制御装置の検出入力が商用電源に電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力がバッテリー切替スイッチの制御入力と電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力は、商用電源から電力が供給可能な場合、商用電源を交流・直流電力供給装置と連結させ、商用電源が利用不能な場合、バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置と電気的に連結させるように切り替えるようバッテリー切替スイッチを制御するように構成され、
バッテリーチャージャーは更に、商用電源と電気的に連結される商用電源入力、代替電源と電気的に連結される発電機入力、及びバッテリーストリングと電気的に連結される負荷出力を有し、これら商用電源入力、発電機入力、負荷出力は互いに電気的に絶縁され、
バッテリーチャージャーは、商用電源又は代替電源からの電力でバッテリーストリングを充電する。
この一般化されたシステムの概要は、本発明における色々な構成素子によってそれぞれ全体構成を含む実施例を生成することが可能であろう。
好ましい実施例方法の概要
本発明に係る好ましい典型的な方法実施例は、幾つかの基本テーマの構成を開示し、無停電電力供給システムの電力供給方法として幅広く定義されるだろう。この方法は無停電電力供給システムと協同して用いられる。
本発明に係る無停電電力供給システムは、
(a) 電力制御装置と、
(b) バッテリー切替スイッチと、
(c) バッテリーチャージャーと、
(d) バッテリーストリングと、
(e) 交流・直流電力供給装置とを備え、
電力制御装置は更に検出入力と制御出力とを有し、
バッテリー切替スイッチは更に制御入力、共通出力、第１のスイッチ入力及び第２のスイッチ入力とを有し、
交流・直流電力供給装置は更に電力入力と負荷出力連結とを有し、
交流・直流電力供給装置の電力入力がバッテリー切替スイッチの共通出力と電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第１のスイッチ入力がバッテリーストリングと電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第２のスイッチ入力が商用電源と電気的に連結され、
電力制御装置の検出入力が商用電源に電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力がバッテリー切替スイッチの制御入力と電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力は、商用電源から電力が供給可能な場合、商用電源を交流・直流電力供給装置の電力入力と連結させ、商用電源が利用不能な場合、バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置の電力入力と電気的に連結させるように切り替えるようバッテリー切替スイッチを制御するように構成され、
バッテリーチャージャーは更に、商用電源と電気的に連結される商用電源入力、代替電源と電気的に連結される発電機入力、及びバッテリーストリングと電気的に連結される負荷出力を有し、これら商用電源入力、発電機入力、負荷出力は互いに電気的に絶縁され、
バッテリーチャージャーは、商用電源又は代替電源からの電力でバッテリーストリングを充電する。
本発明に係る好ましい典型的な方法実施例は、幾つかの基本テーマの構成を開示し、無停電電力供給システムの電力供給方法として幅広く定義されるだろう。この方法は無停電電力供給システムと協同して用いられる。
本発明に係る無停電電力供給システムは、
(a) 電力制御装置と、
(b) バッテリー切替スイッチと、
(c) バッテリーチャージャーと、
(d) バッテリーストリングと、
(e) 交流・直流電力供給装置とを備え、
電力制御装置は更に検出入力と制御出力とを有し、
バッテリー切替スイッチは更に制御入力、共通出力、第１のスイッチ入力及び第２のスイッチ入力とを有し、
交流・直流電力供給装置は更に電力入力と負荷出力連結とを有し、
交流・直流電力供給装置の電力入力がバッテリー切替スイッチの共通出力と電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第１のスイッチ入力がバッテリーストリングと電気的に連結され、
バッテリー切替スイッチの第２のスイッチ入力が商用電源と電気的に連結され、
電力制御装置の検出入力が商用電源に電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力がバッテリー切替スイッチの制御入力と電気的に連結され、
電力制御装置の制御出力は、商用電源から電力が供給可能な場合、商用電源を交流・直流電力供給装置の電力入力と連結させ、商用電源が利用不能な場合、バッテリーストリングを交流・直流電力供給装置の電力入力と電気的に連結させるように切り替えるようバッテリー切替スイッチを制御するように構成され、
バッテリーチャージャーは更に、商用電源と電気的に連結される商用電源入力、代替電源と電気的に連結される発電機入力、及びバッテリーストリングと電気的に連結される負荷出力を有し、これら商用電源入力、発電機入力、負荷出力は互いに電気的に絶縁され、
バッテリーチャージャーは、商用電源又は代替電源からの電力でバッテリーストリングを充電する。
本発明に係る無停電電力供給方法は、
(1) 電力制御装置によって商用電源を監視するステップと、
(2) 商用電源が利用可能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、商用電源と交流・直流電力供給装置とを連結させるステップと、
(3) 商用電源が利用不能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと交流・直流電力供給装置とを連結させるステップと、
(4) 商用電源又は代替電源によってバッテリーチャージャーを介してバッテリーストリングを充電するステップと、を含む。
(1) 電力制御装置によって商用電源を監視するステップと、
(2) 商用電源が利用可能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、商用電源と交流・直流電力供給装置とを連結させるステップと、
(3) 商用電源が利用不能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと交流・直流電力供給装置とを連結させるステップと、
(4) 商用電源又は代替電源によってバッテリーチャージャーを介してバッテリーストリングを充電するステップと、を含む。
ここで提示されている方法は、本明細書に記載されている順序に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく発明性を有するステップを遂行するために任意の順序で実施されてよい。
この実施例に係るステップは図４（０４００）により開示されているが、図６（０６００）と図８（０８００）に示された代替方法を用いて、本発明の開示を逸脱することなく増やしてよい。
代替の実施形態に係るシステムの要約
以下、本発明について実施可能な様々な代替の実施形態について説明する。
以下、本発明について実施可能な様々な代替の実施形態について説明する。
・ データセンター向けの集中式バッテリーシステムを有する分散式無停電電力／電力調節器であって、以下の構成を含む。
・ 交流・直流電力供給装置：該交流・直流電力供給装置は、同じ入力コネクタによって、交流入力電圧範囲が85Vrms〜265Vrms、40〜75 Hzか、直流入力範囲が
である交流入力モードで、又は、交流入力電圧範囲が85Vrms〜265Vrms、40〜75 Hzにて作動可能であればいずれかの直流入力電圧範囲を満たすように設計することができる直流入力モードで作動可能に構成され、（１）能動力率補正を与えるブーストコンバーターである第１の段階と、（２）ブースト出力をより低い調節済み又は半調節済み（定格電圧の±１０％）の１０〜１４ＶＤＣの直流電圧バスに転換させ、ＩＴ負荷に供給する直流・直流コンバーターである第２の段階とを含む２つの内部転換段階を含む。電力供給装置は、電力調整を提供するために、ＣＢＥＭＡカーブ及び交流波形ひずみ要件（高調波、電圧の変動、交流電力周波数の変動）を満たすように設計される。
・ バッテリー切替スイッチ：該バッテリー切替スイッチは、交流商用電源又は直流バッテリー電源を上記のように規定された電力供給装置と連結するように切り替えるように構成され、交流商用電源が正常である場合、交流商用電源を電源供給装置の入力と連結し、交流商用電源が利用不能である場合、交流電源から遮断された時、直流バッテリー電源を電源供給装置と連結するようになっている。なお、バッテリー切替スイッチは、下記のように、制御装置によって送られた命令に従うように制御される。
・ 制御装置：該制御装置は、商用電源の入力の品質を監視するように構成されている。停電の間、商用電源から遮断された時、制御装置はバッテリー切替スイッチにバックアップ電源と連結する指示を送る。また、このときに制御装置は発電機切替スイッチにも予備発電機と連結するように指示するので、データセンターのためにバックアップ電源の機能を付与させる。また、商用電源が正常に復帰された場合、制御装置はバッテリー切替スイッチに商用電源と連結するように指示する。
・ 絶縁型バッテリーチャージャー：該絶縁型バッテリーチャージャーは、商用電源及びバッテリーストリングの間に配置され、交流電源が正常に作動している間、バッテリーストリングを充電し、交流電源が利用不能になった場合、バックアップ発電機からの電力によってバッテリーストリングの充電を継続する。バッテリーチャージャーを絶縁することにより、より高い安全性を確保することができる。なお、バッテリーチャージャーが利用不能な場合、商用電源及びバッテリーストリングの間を絶縁させるように構成される。
・ バッテリーストリング：該バッテリーストリングは、商用交流電源が正常に作動している間、充電されるように構成されている。商用電源が利用不能な場合、無停電電力供給システムによりＩＴ負荷に電力を供給することを確保するために、該バッテリーストリングは、放電され、データセンターの電力供給装置に電力を供給する。
・ サージ防護装置：サージ防護装置は、電磁妨害（electromagnetic interference（ＥＭＩ））や落雷によるサージの防止、ノイズの抑制、電源の調節等の機能を有するものである。
・ 無停電電力供給システム
・上記無停電電力供給システムの構成では、１＋１、Ｎ＋１、Ｎ＋２、・・・、Ｎ＋Ｎのバックアップシステムにおいて、バッテリーストリングが集中され、バッテリーの数が少なくなると共に、システムのバックアップ目的を達成することができる。
・上記無停電電力供給システムの構成は、マイクロプロセッサー、蓄積装置、ハードディスク、メモリ又は上記のいずれかの組み合わせを含むＩＴ負荷に適用される。
・上記無停電電力供給システムの構成では、バッテリー切替スイッチを渡るように連結されたスナバ回路がエネルギー吸収装置として用いられる。バッテリー切替スイッチが直流モードから商用電源モードに切り替えられると、スナバ回路が切替スイッチに発生するアークを抑制することができる。
・上記無停電電力供給システムの構成では、バイパススイッチは、静止スイッチとしてバッテリー切替スイッチを渡るように連結されている。静止スイッチは（１）バッテリー切替スイッチ及びバッテリーがメンテナンスの際やテストされるとき、バッテリー切替スイッチをバイパスする機能と、（２）バッテリー切替スイッチが故障したとき他のバッテリー切替スイッチとして用いられることができるのでシステムの信頼性が向上することができる機能と、の２つの機能を実行する。なお、該静止スイッチは機械式でも電気式もよい。
・上記無停電電力供給システムの構成では、交流入力電圧はＷＹＥ構成に連結されている。
・上記無停電電力供給システムの構成では、交流入力電圧はＤＥＬＴＡ構成に連結されている。
・上記無停電電力供給システムの構成では、交流入力電圧は単相線が三相電力システムに対して配置された位相電圧である。
・上記無停電電力供給システムの構成では、上記に述べられた交流入力電圧以外の交流入力電圧は、８５Ｖｒｍｓ〜４８０Ｖｒｍｓである。直流バッテリー電圧は
を越えない任意の電圧である。
・上記無停電電力供給システムの構成では、上記に述べられた交流入力電圧以外の交流入力電圧は、４５Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数を有する正弦波である。
・上記無停電電力供給システムの構成では、ソーラーパネル、燃料電池、フライホイール及び他の代替エネルギーと集成することができる。
・上記無停電電力供給システムの構成では、バッテリーストリングは、鉛酸蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ナトリウム・硫黄電池、レドックスフロー電池、及びアルカリ系電池からなるグループから選ばれた電池からなる。
・上記無停電電力供給システムの構成では、直流バッテリーバックアップモードにおいて、交流・直流電力供給装置は、直流・直流電力供給装置として用いられる。
・上記無停電電力供給システムの構成では、交流・直流電力供給装置は、交流モード又は直流モードで作動され、いずれかのモードにおいて交流・直流電流供給装置の同一入力と連結されている。
・上記無停電電力供給システムの構成では、バッテリーストリングは、全ての分散式システムが共有可能な集中システムに構成されるか、又は電源供給装置毎に集成可能な分散式システムに構成されている。
・上記無停電電力供給システムの構成では、バッテリーチャージャーは、正常動作状態において複数の交流電源によって充電される集中式バッテリーストリングを充電することが可能である。電源が使えなくなったとき、バッテリーストリングはこれに連結された他の交流電源（例えばバックアップ発電機）によって充電される。該交流電源はバッテリーストリング及び負荷に十分且つ途切れなく電力を供給することができる。
変形
本発明は、構成の基本テーマにおいて様々な変形例が考えられる。これらの変形例は、利用状況の全体像を再現しないが、可能な限り、一部の実施態様を挙げる。
本発明は、構成の基本テーマにおいて様々な変形例が考えられる。これらの変形例は、利用状況の全体像を再現しないが、可能な限り、一部の実施態様を挙げる。
この基本的なシステム及び方法は、様々な付随的実施例によって拡張可能であるが、これらに制限されない。例えば、
・商用電源が三相ＤＥＬＴＡ電源を有する実施態様；
・商用電源が三相ＷＹＥ電源を有する実施態様；
・負荷出力がコンピューティングデバイスに電気的に接続されている実施態様；
・負荷出力がネットワークコンピューティングサーバーに電気的に接続されている実施態様；
・バッテリー切替スイッチがエネルギー吸収装置として構成されたスナバ回路を更に有する実施態様；
・バッテリー切替スイッチがバイパススイッチを更に有する実施態様；
・直流＋交流電源供給装置に対する入力電圧が三相電源システムから構成された位相電圧に対する単相ラインである実施態様；
・無停電電力供給システムがソーラーパネル、燃料電池、フライホイール及び代替エネルギー源を含む群から選ばれたエネルギー源を更に有する実施態様；
・バッテリーストリングが鉛酸、リチウム・鉄、ニッケル・カドミウム、ナトリウム・硫黄、バナジウム・レドックス、及び塩基を含む化学グループから選ばれたものである実施態様等が挙げられる。
・商用電源が三相ＤＥＬＴＡ電源を有する実施態様；
・商用電源が三相ＷＹＥ電源を有する実施態様；
・負荷出力がコンピューティングデバイスに電気的に接続されている実施態様；
・負荷出力がネットワークコンピューティングサーバーに電気的に接続されている実施態様；
・バッテリー切替スイッチがエネルギー吸収装置として構成されたスナバ回路を更に有する実施態様；
・バッテリー切替スイッチがバイパススイッチを更に有する実施態様；
・直流＋交流電源供給装置に対する入力電圧が三相電源システムから構成された位相電圧に対する単相ラインである実施態様；
・無停電電力供給システムがソーラーパネル、燃料電池、フライホイール及び代替エネルギー源を含む群から選ばれたエネルギー源を更に有する実施態様；
・バッテリーストリングが鉛酸、リチウム・鉄、ニッケル・カドミウム、ナトリウム・硫黄、バナジウム・レドックス、及び塩基を含む化学グループから選ばれたものである実施態様等が挙げられる。
当業者は、上記説明による教示された実施例の組み合わせに基づく他の実施例を認識可能であろう。
一般化されたコンピューター読み取り可能な記録媒体
様々な代替実施例では、本発明は、コンピューター化されたコンピューティングシステムによる利用のために、コンピュータープログラム製品として実施可能である。本発明において定義された機能を定義したプログラムは、（ａ）非書き込み可能な記憶媒体（例えばＲＯＭ或いはＣＤ−ＲＯＭディスク等の読み取り専用メモリデバイス）に格納された永久性情報、（ｂ）再書き込み式記憶媒体（例えばフロッピー（登録商標）ディスク又はハードドライブ）に格納された可変性情報、及び／又は（ｃ）例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、テレホンネットワーク、インターネットのような公衆通信回線を介する通信媒体を通じてコンピュータに伝達された情報など、適切なプログラミング言語に書かれ、何らかの形でコンピューターに届くものであることが当業者なら容易に理解されるだろう。本発明に係る方法を実施するためのコンピューター読み取り可能な指示プログラムが記録媒体を介して伝達される場合、そのコンピューター読み取り可能な記録媒体は本発明の代替実施例である。
様々な代替実施例では、本発明は、コンピューター化されたコンピューティングシステムによる利用のために、コンピュータープログラム製品として実施可能である。本発明において定義された機能を定義したプログラムは、（ａ）非書き込み可能な記憶媒体（例えばＲＯＭ或いはＣＤ−ＲＯＭディスク等の読み取り専用メモリデバイス）に格納された永久性情報、（ｂ）再書き込み式記憶媒体（例えばフロッピー（登録商標）ディスク又はハードドライブ）に格納された可変性情報、及び／又は（ｃ）例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、テレホンネットワーク、インターネットのような公衆通信回線を介する通信媒体を通じてコンピュータに伝達された情報など、適切なプログラミング言語に書かれ、何らかの形でコンピューターに届くものであることが当業者なら容易に理解されるだろう。本発明に係る方法を実施するためのコンピューター読み取り可能な指示プログラムが記録媒体を介して伝達される場合、そのコンピューター読み取り可能な記録媒体は本発明の代替実施例である。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態同士の任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
０１００ ＣＢＥＭＡカーブ
０２００ 無停電電力供給システム
０２１０ 交流電源
０２２０ 整流装置
０２３０ バッテリーチャージャー
０２４０ バッテリーバンク
０２５０ 直流・交流コンバーター
０２６０ 被保護装置
０３００ 無停電電力供給システム
０３１０ 電力制御装置
０３１１ コンピューティングデバイス
０３１２ 記録媒体
０３２０ バッテリー切替スイッチ
０３３０ バッテリーチャージャー
０３３９ 充電制御装置
０３４０ バッテリーストリング
０３５０ 交流・直流電力供給装置
０３５１ ブーストコンバーター
０３５２ 直流・直流コンバーター
０３６０ 交流電源
０３６１ 商用電源
０３９０ 被保護装置
０３９１ 直流・直流電力供給装置
０３９２ サーバー／負荷
０５００ 無停電電力供給システム
０５１０ 電力制御装置
０５２０ バッテリー切換えスイッチ
０５３０ バッテリーチャージャー
０５４０ バッテリーストリング
０５５０ 交流・直流電力供給装置
０５５１ ブーストコンバーター
０５５２ 直流・直流コンバーター
０５６０ 交流電源
０５６１ 商用交流電源線
０５６２ 発電機
０５７０ 交流電源セレクタ
０５９０ 被保護装置
０５９１ 直流・直流電力供給装置
０５９２ サーバー／負荷
０７００ 無停電電力供給システム
０７１０ 電力制御装置
０７２０ バッテリー切換えスイッチ
０７３０ バッテリーチャージャー
０７３９ 充電制御装置
０５４０ バッテリーストリング
０７５０ 交流・直流電力供給装置
０７５１ ブーストコンバーター
０７５２ 直流・直流コンバーター
０７６０ 交流電源
０７６１ 商用交流電源線
０７６２ 発電機
０７７０ 交流電源セレクタ
０７８０ バイパススイッチ
０７９０ 被保護装置
０７９１ 直流・直流電力供給装置
０７９２ サーバー／負荷
０９００、１０００、１１００ システム
０９０１ 大型データセンター又はメガデータセンター
０９０２ 交流電源
０９１０、０９２０、０９３０ モジュラー／コンテナー・データセンター
０９４０、０９５０、０９６０ サーバーラック
０９４１、０９４２、１２０５、１２０６ サーバー
１２００ 分散型無停電電源／電力調節器
１２０１ 集中式バッテリー
１２０２、１２０３ 分散式ＵＰＳ／電力調節装置
１２０５、１２０６ サーバー
１２０７ 電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路
１２０９ マザーボード
１２１０ 電力制御装置
１２２０ バッテリー切替スイッチ
１２２１ スナバ回路
１２３０ バッテリーチャージャー
１２４０、１２４１ バッテリーストリング
１２５０ 交流・直流電力供給装置
１２５１ ブーストコンバーター
１２５２ 直流・直流コンバーター
１２５８ サーバー交流入力
１２５９ 直流バス
１２６１、１２６３ 商用電源
１２６２ バックアップ発電機
１２７０ 発電機切替スイッチ
１２７１ スイッチ
１２８０ バイパススイッチ
１２９１、１２９２、１２９３ 直流・直流コンバーター
１２９４ （ＩＴ負荷）マイクロプロセッサー
１２９５ メモリ
１２９６ アナログ回路
１３００、１４００ 電流経路
１５００、１６００ ブーストコンバーター構成
１７００〜２４００ ブーストコンバーター・トポロジー
２５００、２６００ ハイブリッドシステム
２６１１ ソーラーパネル
２６１２ 直流・直流コンバーター
２６２１ 燃料電池
２６２２ 直流・直流コンバーター
２６３１ フライホイール
２７００〜３０００ 予備装置
３１００、３２００ 集中式予備動作
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
ＩＢ、ＩＧ、ＩＳ 電流経路
０２００ 無停電電力供給システム
０２１０ 交流電源
０２２０ 整流装置
０２３０ バッテリーチャージャー
０２４０ バッテリーバンク
０２５０ 直流・交流コンバーター
０２６０ 被保護装置
０３００ 無停電電力供給システム
０３１０ 電力制御装置
０３１１ コンピューティングデバイス
０３１２ 記録媒体
０３２０ バッテリー切替スイッチ
０３３０ バッテリーチャージャー
０３３９ 充電制御装置
０３４０ バッテリーストリング
０３５０ 交流・直流電力供給装置
０３５１ ブーストコンバーター
０３５２ 直流・直流コンバーター
０３６０ 交流電源
０３６１ 商用電源
０３９０ 被保護装置
０３９１ 直流・直流電力供給装置
０３９２ サーバー／負荷
０５００ 無停電電力供給システム
０５１０ 電力制御装置
０５２０ バッテリー切換えスイッチ
０５３０ バッテリーチャージャー
０５４０ バッテリーストリング
０５５０ 交流・直流電力供給装置
０５５１ ブーストコンバーター
０５５２ 直流・直流コンバーター
０５６０ 交流電源
０５６１ 商用交流電源線
０５６２ 発電機
０５７０ 交流電源セレクタ
０５９０ 被保護装置
０５９１ 直流・直流電力供給装置
０５９２ サーバー／負荷
０７００ 無停電電力供給システム
０７１０ 電力制御装置
０７２０ バッテリー切換えスイッチ
０７３０ バッテリーチャージャー
０７３９ 充電制御装置
０５４０ バッテリーストリング
０７５０ 交流・直流電力供給装置
０７５１ ブーストコンバーター
０７５２ 直流・直流コンバーター
０７６０ 交流電源
０７６１ 商用交流電源線
０７６２ 発電機
０７７０ 交流電源セレクタ
０７８０ バイパススイッチ
０７９０ 被保護装置
０７９１ 直流・直流電力供給装置
０７９２ サーバー／負荷
０９００、１０００、１１００ システム
０９０１ 大型データセンター又はメガデータセンター
０９０２ 交流電源
０９１０、０９２０、０９３０ モジュラー／コンテナー・データセンター
０９４０、０９５０、０９６０ サーバーラック
０９４１、０９４２、１２０５、１２０６ サーバー
１２００ 分散型無停電電源／電力調節器
１２０１ 集中式バッテリー
１２０２、１２０３ 分散式ＵＰＳ／電力調節装置
１２０５、１２０６ サーバー
１２０７ 電波障害（ＥＭＩ）／落雷／配線障害防止回路
１２０９ マザーボード
１２１０ 電力制御装置
１２２０ バッテリー切替スイッチ
１２２１ スナバ回路
１２３０ バッテリーチャージャー
１２４０、１２４１ バッテリーストリング
１２５０ 交流・直流電力供給装置
１２５１ ブーストコンバーター
１２５２ 直流・直流コンバーター
１２５８ サーバー交流入力
１２５９ 直流バス
１２６１、１２６３ 商用電源
１２６２ バックアップ発電機
１２７０ 発電機切替スイッチ
１２７１ スイッチ
１２８０ バイパススイッチ
１２９１、１２９２、１２９３ 直流・直流コンバーター
１２９４ （ＩＴ負荷）マイクロプロセッサー
１２９５ メモリ
１２９６ アナログ回路
１３００、１４００ 電流経路
１５００、１６００ ブーストコンバーター構成
１７００〜２４００ ブーストコンバーター・トポロジー
２５００、２６００ ハイブリッドシステム
２６１１ ソーラーパネル
２６１２ 直流・直流コンバーター
２６２１ 燃料電池
２６２２ 直流・直流コンバーター
２６３１ フライホイール
２７００〜３０００ 予備装置
３１００、３２００ 集中式予備動作
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
ＩＢ、ＩＧ、ＩＳ 電流経路
Claims (18)
- 交流電源に接続されて用いられるものであって、
電力制御装置と、
複数の電池を複数枚並べて直列接続し、前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して充電されるバッテリーストリングと、
負荷へ電力を供給するように前記交流電源及び前記バッテリーストリングの間に接続され、前記交流電源の能力に基づいて前記交流電源又は前記バッテリーストリングから電力が供給される電力供給装置と、
前記交流電源及び前記バッテリーストリングの間に連結されていると共に、前記交流電源が利用可能な場合、前記交流電源からの電力を前記電力供給装置に供給するように切り替わる、又は、前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリーストリングからの電力を前記電力供給装置に供給するように切り替わるよう、前記電力制御装置によって制御されるように前記電力制御装置と連結されている、バッテリー切替スイッチと、を備えていることを特徴とする無停電電力供給システム。 - 前記電力供給装置は、前記負荷に直流電力を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記電力供給装置は、直流・直流変換器に電力を供給するように前記バッテリー切替スイッチに接続されたブーストコンバーターを有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記電力制御装置によって制御されるように前記交流電源と前記電力供給装置とに接続され、交流電源線及びバックアップ電源の少なくとも一方から前記交流電源を選ぶように前記電力制御装置に制御される電源選択装置を更に有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記バックアップ電源は、発電機であることを特徴とする請求項４に記載の無停電電力供給システム。
- 前記バッテリー切替スイッチ、前記バッテリーストリング及び前記バッテリーチャージャーを迂回させるための、前記交流電源又は前記電力供給装置に選択的に接続するように設けられたバイパススイッチを更に有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記バッテリー切替スイッチに発生するアークを抑制するように前記バッテリー切替スイッチを渡るように構成されたスナバ回路を更に有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記負荷に電力を供給するように前記バッテリーストリングに電力を供給するエネルギー源を更に有することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力供給システム。
- 前記エネルギー源は、ソーラーパネル、燃料電池及びフライホイールを含む群から選ばれたものである、ことを特徴とする請求項８に記載の無停電電力供給システム。
- 無停電電力供給システムに適用される方法であって、
電力制御装置によって交流電源の状態を監視するステップと、
前記交流電源が利用可能な場合、バッテリー切替スイッチを駆動して、前記交流電源と電力供給装置とを接続させるステップと、
前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと前記電力供給装置とを接続させるステップと、
前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して前記バッテリーストリングを充電するステップと、
前記電力供給装置を介して直流電力を負荷に供給するステップと、
を含むことを特徴とする無停電電力供給方法。 - 前記電力供給装置によって前記交流電源から出力された電力を交流電力から直流電力に変換させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の無停電電力供給方法。
- 前記交流電源と前記電力供給装置とを接続させる前記ステップでは、前記電力制御装置によって制御される電源選択装置によって、前記交流電源が、少なくとも交流電源線及びバックアップ電源から選ばれるステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の無停電電力供給方法。
- 前記交流電源と前記電力供給装置とを接続させるステップでは、バイパススイッチを介して前記バッテリー切替スイッチ、前記バッテリーストリング及び前記バッテリーチャージャーを迂回させるステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の無停電電力供給方法。
- エネルギー源を介して前記バッテリーストリングに電力を与えるステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の無停電電力供給方法。
- 前記エネルギー源は、ソーラーパネル、燃料電池及びフライホイールを含む群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１４に記載の無停電電力供給方法。
- 請求項１に記載の無停電電力供給システムに用いられる、
電力制御装置によって交流電源の状態を監視するステップと、
前記交流電源が利用可能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、前記交流電源と電力供給装置とを接続させるステップと、
前記交流電源が利用不能な場合、前記バッテリー切替スイッチを駆動して、バッテリーストリングと前記電力供給装置とを接続させるステップと、
前記交流電源によってバッテリーチャージャーを介して前記バッテリーストリングを充電するステップとを含む無停電電力供給方法を実行させるためのプログラムを記録している、コンピューター読み取り可能な記録媒体。 - 前記無停電電力供給方法における交流電源と電力供給装置とを接続させる前記ステップでは、前記電力制御装置によって制御される電源選択装置によって、前記交流電源が、交流電源線及びバックアップ電源の少なくとも一方から選ばれるステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の記録媒体。
- 前記無停電電力供給方法における前記交流電源と前記電力供給装置とを接続させるステップでは、バイパススイッチを介して前記バッテリー切替スイッチ、前記バッテリーストリング及び前記バッテリーチャージャーを迂回させるステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の記録媒体。
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| US14/461,110 US9047076B1 (en) | 2013-12-31 | 2014-08-15 | Uninterruptable power supply system and method |
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